Olga Nikołajewna Romanowa (ur. 30 sierpnia/11 września 1822 w Petersburgu, zm. 30 października 1892 we Friedrichshafen) – wielka księżna Rosji, królowa Wirtembergii.

Była córką cara Mikołaja I i jego żony Charlotty Pruskiej, znanej jako Aleksandra Fiodorowna. Wychowała się w szczęśliwej, dużej rodzinie – miała dwoje starszego rodzeństwa i pięcioro młodszego.

18 lipca 1846 poślubiła wirtemberskiego księcia Karola. Para nie miała dzieci prawdopodobnie z powodu orientacji homoseksualnej Karola. W 1870 adoptowali Wierę Konstantynowną, córkę brata Olgi – Konstantego Mikołajewicza Romanowa i jego żony – Aleksandry Józefówny. Wiera poślubiła potem Wilhelma Eugeniusza Wirtemberskiego.

Na tron razem z mężem wstąpiła 25 czerwca 1864. Sama nie mając dzieci, Olga poświęciła się pracy charytatywnej. Zajmowała się zwłaszcza edukacją dziewcząt oraz pomocą rannym weteranom i wyszywała. W 1849 szpital dla dzieci w Stuttgarcie został nazwany jej imieniem Olgahospital. W 1872 na jej cześć nazwano również protestancki zakon żeński w Stuttgarcie – Olgaschwesternschaft. Praca charytatywna uczyniła Olgę bardzo popularną osobą – była nawet bardziej popularna niż jej mąż.

W 1881 Olga napisała pamiętniki, które nazwała Traum der Jugend goldener Stern (Złote Marzenie z czasów mojej młodości). Opisała tam swoje dzieciństwo na rosyjskim dworze, jej żal po stracie siostry Aleksandry i jej młodość, zakończyła opisem ślubu z Karolem. Pamiętniki zadedykowała swoim bratanicom – wielkim księżnym Oldze i Wierze.

Karol zmarł 6 października 1891 i Olga została Królową-Wdową Wirtembergii. Sama zmarła rok później, w wieku 70 lat. Została pochowana w krypcie Starego Zamku w Stuttgarcie.